
class BinarySearchThree {
    static class ThreeNode {
        public int val;
        public ThreeNode left; // 左节点
        public ThreeNode right; //右节点

        //构造内部类
        public ThreeNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }

    public ThreeNode root = null; //根节点

    // 查找一个元素
    public ThreeNode search(int val) {
        // 定义 cur 指向根节点
        ThreeNode cur = root;
        while (cur != null) {
            // 此时 cur 往右边走
            if (cur.val > val) {
                cur = cur.right;
            } else if (cur.val < val) { // cur 往左边走
                cur = cur.left;
            } else {
                // 此时即使找到目标中
                return cur;
            }
        }
        // 若循环结束号未找到即为找不到了 - 返回 null
        return null;
    }

    // 插入一个元素 key
    public boolean insert(int key) {
        // 为空的情况
        if (root == null) {
            // 此时插入到根节点的位置
            root = new ThreeNode(key);
            return true;
        }

        // 不为空的情况
        ThreeNode cur = root;
        ThreeNode parent = null; // 用来记录 cur 的位置

        // cur 不为空说明还未找到插入的位置
        while (cur != null) {
            // cur 的值大于 key 的值
            if (cur.val > key) {
                // parent 先指向 cur 的位置
                parent = cur;
                // cur 再向左边移动
                cur = cur.left;
            } else if (cur.val < key) {
                parent = cur;
                // cur 向右移动
                cur = cur.right;
            } else {
                // 插入的数据是相同的
                return false;
            }
        }

        // 此时 cur 的值为空，说明找到了插入的位置
        // 先创建一个结点
        ThreeNode node = new ThreeNode(key);

        //判断此时的 key 的值是在左边还是在右边
        if (key < parent.val) {
            // 插左边
            parent.left = node;
        } else {
            // 否则插右边
            parent.right = node;
        }
        // 插入完成后返回true
        return true;
    }

    // 中序遍历输出搜索树所有结点的数值
    public void inorder(ThreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }

        // 中序遍历 左根右
        inorder(root.left);
        System.out.print(root.val + " ");
        inorder(root.right);
    }

    // 删除一个结点操作
    public void remove(int key) {
        ThreeNode cur = root;
        ThreeNode parent = null; // 用来记录 cur 的位置

        // 删除的第一步是先找到这个结点
        while (cur != null) {
            // 找到了
            if (cur.val == key) {
                removeNode(parent, cur);
                return;
            } else if (cur.val < key) {
                // 往右边找
                parent = cur;
                cur = cur.right;
            } else {
                // 往左边找
                parent = cur;
                cur = cur.left;
            }
        }
    }

    // 这是删除的具体实现
    private void removeNode(ThreeNode parent, ThreeNode cur) {
        // 这个方法中来判断当前的删除属于哪一种情况
        // 情况1
        if (cur.left == null) {
            // 如果要删除的结点是root结点
            if (cur == root) {
                root = cur.right;
            } else if (cur == parent.left) { // 要删除的cur结点在 p 的左边
                parent.left = cur.right;
            } else { // 要删除的cur结点在 p 的右边
                parent.right = cur.right;
            }
        } else if (cur.right == null) { // 情况2
            // 如果要删除的结点是 root结点
            if (cur == root) {
                root = cur.left;
            } else if (cur == parent.left) { // 要删除的 cur 结点在 p 的左边
                parent.left = cur.left;
            } else { // 要删除的cur结点在 p 的右边
                parent.right = cur.left;
            }
        } else { // 情况3
            // 左右都不为空
            ThreeNode target = cur.right; // 要找到的目标
            ThreeNode targetParent = cur;
            while (target.left != null) { // 如果t的左边为空就说明这是属于 cur.left == null 的情况
                targetParent = target; // 提前记录 t 的位置
                target = target.left;
            }
            cur.val = target.val;
            // t 在 tp 的左边
            if (target == targetParent.left) {
                targetParent.left = target.right;
            } else {
                // t 在 tp 的右边
                targetParent.right = target.right;
            }
        }
    }
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        BinarySearchThree binarySearchThree = new BinarySearchThree();
        int[] array = {5, 3, 4, 1, 7, 8, 2, 6, 0, 9};
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            // 插入数组元素到搜索树中
            binarySearchThree.insert(array[i]);
        }

        // 测试查找
        System.out.println(binarySearchThree.search(5)); // 可以找到 5 会返回 5 的地址
        System.out.println(binarySearchThree.search(11)); // 找不到 11 会返回 null

        // 测试删除操作
        binarySearchThree.remove(8);

        // 测试中序遍历
        binarySearchThree.inorder(binarySearchThree.root);
        //System.out.println("Hello World!!!");
    }
}
